第1回 これからの自動車になくてはならない無線システム
2019年07月30日皆さんこんにちは、マイクロウェーブファクトリーでマイクロ波帯、ミリ波帯のアンテナやOTAの評価システムの開発を手掛けている櫻井です。
今号よりタイトルが示す通り、マイクロ波からミリ波帯へと変化する周波数の各種電波における評価法について、紹介していきます。以前にも一度、当社がClub-Zで連載を行っていたことがあるのですが、決して焼き直しではなく、無線技術のトレンドに追従した内容にしていきます。
さて、携帯電話からスマートフォン(以降、スマホ) へとモバイル機器は変化し続けてきています。電話をするデバイスから、インターネットへつながるデバイスへと進化・普及し、昨今複数のデバイスを所有する方が増えてきています。
スマホ、スマートウォッチ、ヘルスケア、セキュリティ、家電、交通などさまざまなところに携帯電話(スマホ) で培った無線技術が使われています。そして、高度な制御・通信を行うデバイスの自動車への搭載も急速に進んできています。
車とスマホがつながり、車がインターネットへ接続するために、WLAN(テザリング) 技術の搭載、音楽の共有などにBluetooth などが使われることが有名です。一方で、スマホを使用せず、車が自らインターネットへ接続するために、LTE/3Gを搭載するケースも増えています。このLTEなどの無線システムの性能を評価する手法として、OTA(Over The Air)測定があります。
上図に示すように、最近の自動車にはさまざまな無線システムが搭載され、スマホとの連携、車車間通信などのV2Xが行われています。多くの無線システムが搭載されていることがわかります。
具体的には、
- 自動車前面にあり、オートクルーズや自動ブレーキなどに使われる前面監視用のミリ波レーダー (76.5GHz/79GHz)
- 自動車後方側面にあり、後方から接近してくる自動車・二輪車などを監視する、後方監視用のレーダー (24GHz)
- 電子料金収受システム(ETC : Electronic Toll Collection System) のアンテナ
- 次世代通信システムの、5G(5th generation) 用アンテナ
携帯電話と同様に、3G(WCDMA : Wideband Code Division Multiple Access)/4G(LTE : Long Term Evolution)用のアンテナに加え、今後、5G用のアンテナが搭載されるかもしれません。LTEのアンテナは複数搭載され、MIMOを用い通信速度向上を図っており、より複雑なアンテナで構成されています。
あらゆるモノがネットワークにつながる時代となり、インターネットが不可欠となります。高速・低遅延である5Gの普及・技術発展がますます期待されます。 - 自動車のナビゲーションとスマホとを連携させるためのWLAN/Bluetooth
スマホとのテザリングをし、車をインターネットに接続したり、スマホ内の音楽データの共有などに使用されています。 - 位置情報がわかるGPS(Global Positioning System)
といった種類の無線です。また、図示はしていませんが、従来のAM/FM/TV用のアンテナも搭載され、さまざまなシステムに対応していることがわかります。
近年話題の自動運転技術にも、ミリ波レーダー、カメラ、赤外線などのセンサが使われ、一部は無線を使用した技術となっています。ミリ波レーダーは車間距離や障害物を検知するシステムで、電波を利用して、遠方にある物体の距離、方位、速度を計測します。遠方にある物体を模擬する、レーダーターゲットシミュレータ(Rader Target Simulator: RTS) の開発も進んでいます。
また、次世代通信規格(5G) も話題になり、任意の機能を実現するためにどの周波数で通信するのか、世界中で議論されています。
5Gへの移行に伴い、携帯電話の電波もマイクロ波帯からミリ波帯へと、高い周波数に移り始めています。
本連載では、すでに自動車向けに使われているこうした各種無線技術について、どのような測定法が必要なのか、スマホで確立されている技術が拡大されていることをご紹介し、自動車への応用を見ていきます。前述した各種無線システムを、1回につき1つずつ掘り下げていく予定です。無線に対応した自動車向け機器の開発・検証などに携わっている方々にはもちろんのこと、近年の無線技術を俯瞰的に把握したいという多くの方に読んでいただきたいと考えています。
なお、記事の掲載は隔月を予定しているため、現在既に無線の測定について図研、マイクロウェーブファクトリーに相談をしたい、という方がいらっしゃいましたら、ぜひ以下からお問い合わせください。第2回は「LTEなどの無線システムの性能を評価するOTA測定」を予定しています。楽しみにお待ちください。
